4. Zdrojové horniny a kerogen
Organofacie - Typy Kerogenu Vydatnost
TOC (wt%)
InitialHI(mgHC/gTOC)
Kerogen Typ I
Kerogen Typ II
Kerogen Typ III
Behar and Vandenbroucke 1987
Chemická struktura
Kerogenu
AtomovýpoměrH/C
Atomový poměr O/C
Typy Kerogenu
Diagram Van KrevelenaI Algae (Eoc. Green River)
II Fytoplankton
(Jurassic, Saudi Arabia)
(L. Jurassic,
Paris B.)
III Suchozem. rostliny s
kutikulami
(Tertiary, Greenland)
IV Terrest. rostliny (Neogen, Aliaška)
V + Liptinite
vitrinit
Jones (1987), Peters (1986) in Hunt (1996)
Typy Kerogenu II Fytoplankton Biskajský záliv
Řasový květ
Prudké přemnožení
planktonických řas
v oceánech, mořích
a jezerech
Důležitý článek
potravního
řetězce
a
Producent
kyslíku a
spotřebitel CO2 v
globální bilanci
atmosféry
Odumřelá
organická hmota
vznik zdrojových
hornin s typem I
AtomicH/CRatio
Atomic O/C Ratio
Typy Kerogenu
– Severní moře
II Kimmeridge Shale
(restricted marine U. Jur.)
II/III Smíšený mořský typ (Tertiary)
III Coaly Shale (M. Jurassic)
IV Red beds (Triassic)
Vitrinit s Liptinitem
Vitrinit + inertinit
Jones (1987) in Hunt (1996)
III/IV Open marine (Cretaceous)
OIL-prone
GAS-
prone
HydrogenIndexHI(mgHC/gTOC)
Oxygen Index OI (mg CO2/g TOC)
Espitalié et al. (1977)
zdroj ropy
zdroj
plynu
NEZRALÉ
ZRALÉ
TVORBA ROPY TVORBA PLYNU
Pyrolýza Rock-Eval => Typy kerogenu organické
facie
Perm
podkrko-
nošské
pánve
Martínek et al 2006
HydrogenIndexHI(mgHC/gTOC)
Oxygen Index OI (mg CO2/g TOC)
Pyrolýza Rock-Eval => Typy Kerogenu
II (U. Neocomian, Jiquia)
II/III Alagoas (Aptian)
Estrella et al. (1984)
III/IV (U. Cretaceous to Tertiary)
zdroj ropy
zdroj
plynu
with gammacerane
Esprito Santo, Brazil
Vliv bioturbace (vrtajících organizmů) na
zachování organické hmoty
Laminated to
microburrowed
Moderately
macroburrowed
Highly
macroburrowed
III
IV
200150100500
0
150
300
450
Oxygen index, mg CO /g TOC2
II
I
750
600
Hydrogenindex,mgHC/gTOC
Dobře
ochráněné před
oxidací
částečný přístup O2
Vysoká
bioturbace a
oxidace (0-20 cm)
Kvantitativní charakteristika zdrojových hornin
Celkový organický uhlík / Total organic carbon (%)
PyrolytickéuhlovodíkyS2(mg/ghorniny)
UHLÍ
Typ III
Typ II
jílovce
Typ I
Bitumenní
ZH
Chudé Černé
jílovce
Alginit
Řasové povlaky v
karbonátových jezerních
sedimentech
(fluorescenční mikroskopie)
Vitrinit a kutinit
v hnědém uhlí (procházející
světlo)
www.TSOP
Organická petrografie
Macerálové složení
A
V
K
odražené světlo
hnědé uhlí
vitrinit
Lignit:
Inertinit – zbytek
rostlinných pletiv po
částečné oxidaci
a
vitrinit
foto I. Sýkorová
Vitrinit
I
V
kutinit (Cu)
v odraženém světle (i)
fluorescenční světlo (j)
Paleocén, lignit (0.32%Ro),
Summit Creek Formation,
Brackett Basin, Northwest
Territories, Kanada
Organická petrografie
Potter et al. 2002 GSA
Kutikuly = voskovité povlaky listů
Macerály ve fluorescenčním mikroskopu
Kutinit (K - listový vosk), Resinit (R - pryskyřice) a Vitrinit (V)
K
V
R
Macerály viditelné ve fluorescenním mikroskopu
Resinit (R) v Textinitě (rostlinném pletivu)
R
Macerály – kerogen viditelný v mikroskopu
Resinit (Exinite) ve Fusinitu (F) - rostlinném pletivu
Odražené
světlo
Fluorescence
R
F
kokolity - kolonie planktonických řas Emiliania huxleyi;
Sv. kambrium, Deadwood Formation, Saskatchewan, Kanada
Potter et al. 2002 GSA
Fluorescenční
světlo
Rastrovací elektronový mikroskop
Sv. Jura - Kimmeridge shale, Severní moře (vlevo)
Svrchně křídová jednotka Colorado, Saskatchewan (vpravo)
V těchto horninách se vyskytují
biomarkery: Dinosterany
Potter et al. 2002 GSA
Dinoflagelaty - markery mořské záplavy
Prasinophyte
Mid. Devonian
Winnipegosis
Leiosphaeridia
Alginity
Tasmanity
Leiosphaeridia
Keříčkovitá
řasa
Botryococcus
in
Fluorescent
light
Botryococcus
V bílém (l) a
fluorescenčním
(m) světle
Masivní vláknitý
aliginit
se
stromatolitickým
habitem
Fluorescenční
světlo
Potter et al. 2002 GSA
ALGINITY
Botryococcus braunii řasové kolonie
Chlorophyta, řasové kolonie vytváří biofilm
mírná až tropická oligotrofní jezera a estuárie, při
dostatku fosforu - silný rozkvět
Experimenty s
pěstováním
olejnatých řas
jako
alternativním
zdrojem energie
Typy kerogenu na základě
pyrolýzy-plynové chromatografie (Py-GC)
Horsfield 1997
Less
Oxic
Oxic
Zdrojové horniny obsahující síru
Di Primio and
Horsfield 1997
Oil-Oil &
Oil-Source Rock
Correlation
Korelace
zdrojových
hornin s ropami
metodou
Biomarkerů a
Izotopů
Pyrolýza - Plynová chromatografie
nízkomolekulární nalkeny/-any
(dvojice)
Aromatické HC (a)
Phenoly (p)
Thiopheny (s)
bohaté na n-alkeny/-eny
chudé na aromatické HC (a)
skoro žádné n-alkeny/-any
hodně aromatických HC (a)
hodně fenolů (p)
Horsfield 1997
Geochemicko-stratigrafický model
Mahakam Delty, Indonésie
Peters et al. (2000) AAPG Bulletin, V. 84, No. 1.
Zdrojové horniny usazené
v soustavě nízké hladiny
Ternární diagram
of C27, C28, and C29 sterany
Složení steranů v ropách
[5α,14α,17α(H) 20S + 20R
and 5α,14β,17β(H) 20S +20R
Ternární diagram tří
tricyklických diterpanů v
ropách [rimuane, isorimuane,
and isopimarane].
Vrcholy představují 100% složky Elipsy
sdružují skupiny rop spojených se
zdrojovými horninami usazenými v
„highstand“ a „lowstand“ fázích.
HighstandLowstand
Transgressive
Molekulární korelace
Peters et al. (2000) AAPG Bulletin, V. 84, No. 1.
„Highstand“ ropy
obsahuji vosky, mají
konvexní hrb n-alkanů
nC25–nC35 a výraznou
převahu lichých na
sudými homology.
Korelace ropa-ropa
Chromatogramy celkové ropy s plynem
„Lowstand“ ropy
obsahují méně vosků
a mají konkávní
profil n-alkanů nC25–
nC35 bez výrazné
převahy lichých nad
sudými homology
Highstand
Lowstand
S málo vosky
Bohatá
na vosky
Peters et al. (2000) AAPG Bulletin, V. 84, No. 1.
Dendrogram genetické příbuznosti rop Delty Mahakam pomocí statistické
analýzy geochemických dat. (Peters et al. 2000 AAPG Bulletin, V. 84, No. 1.)
Multivariate
Statistics for
Oil-Oil
Correlation
Vícerozměrná
statistika
korelace
ropa-ropa
genetická odlišnost
geneticky rozdílné
Shrnutí – Typy Kerogenu
• Bioproductivita
• Sedimentární Facie
• Dostupnost O2
• => Typ Kerogenu kvalita/ kvantita
• Molekulární záznam - svědectví o
biologickém původu, prostředí a
tepelné zralosti